fMRI czynnościowe - rys historyczny, możliwości
Nowa era w badaniach mózgu rozpoczęła się wraz z wynalezieniem tomografii komputerowej i obrazowania metodą rezonansu magnetycznego.
Opinie neurochirurgów na temat pierwszego obrazu mózgu uzyskanego w rezonansie magnetycznym były bardzo niepochlebne, uważali bowiem, że znacznie ustępuje on jakością tomografii komputerowej. Nie wróżono wówczas rezonansowi magnetycznemu świetlanej przyszłości. O tym jak wielka to była pomyłka, świadczyć mogą współczesne osiągnięcia w dziedzinie obrazowania metodą rezonansu magnetycznego.
Zarówno tomografia komputerowa jak i rezonans magnetyczny stanowią obecnie podstawowe narzędzia do badania struktury mózgu i ustalania dokładnej lokalizacji uszkodzeń lub nieprawidłowości w jego budowie.
Do badań obrazowych funkcji mózgu stosuje się pozytonową tomografię emisyjną (PET), która wypierana jest coraz częściej przez czynnościowy rezonans magnetyczny - fMRI (ang. functional Magnetic Resonance Imaging). Technika fMRI wykorzystuje fakt, że krew zawierająca tlen ma inne właściwości magnetyczne niż krew pozbawiona tlenu.
W czasie badania pacjent leżący w skanerze MR wykonuje pewne zadania, które związane są z odpowiednią pracą mózgu. Aktywność neuronów powoduje wzrost napływu utlenowanej krwi do pobudzonych obszarów mózgu. Skaner rezonansu magnetycznego jest na tyle czuły, że umożliwia wychwycenie zmian ukrwienia w tych obszarach.
Krew zawierająca tlen stanowi naturalny środek kontrastowy zwany kontrastem zależnym od utlenowania krwi - BOLD (ang. Blood Oxygen Level Dependent). Rezonans magnetyczny nie rejestruje zatem bezpośredniej aktywności neuronów lecz towarzyszący temu lokalny wzrost przepływu krwi, która dostarcza tlen i składniki odżywcze dla pracujących neuronów.
Historia badań czynnościowych mózgu przy użyciu metody rezonansu magnetycznego (fMRI) rozpoczęła się w 1990 roku od doświadczeń Ogawy i jego współpracowników, którzy otrzymali po raz pierwszy obraz aktywności mózgu szczura z wykorzystaniem kontrastu utlenowanej krwi. Pierwsze obrazy aktywności ludzkiego mózgu uzyskał w 1992 roku Kwong wraz ze współpracownikami.
Jedną z podstawowych zalet tej metody, jest jej całkowita nieinwazyjność. W latach dziewięćdziesiątych przeprowadzono tysiące badań podstawowych, które miały na celu wykazanie poprawności i wiarygodności wyników uzyskanych techniką fMRI. Większość z nich dotyczyła mapowania ośrodków zmysłów (kora ruchowa, czuciowa, wzrokowa, słuchowa). Pod koniec lat dziewięćdziesiątych naukowcy na całym świecie zaczęli stosować, z różnym skutkiem, bardziej skomplikowane schematy badań, których celem było badanie stanów emocjonalnych, myślenia abstrakcyjnego, procesów zapamiętywania i wielu innych. Okazało się, że mózg jest o wiele bardziej skomplikowany niż sądzono. Lista zastosowań tego typu badań stale rośnie.
Są niemal niezbędne przed ważniejszymi zabiegami operacyjnymi w neurochirurgii czy otolaryngologii, stając się w wielu ośrodkach badaniami z wyboru w ocenie dostępu i ryzyka chirurgicznego. Neurochirurdzy wykorzystują bardzo cenną dla nich informację o lokalizacji i rozległości ważnych dla funkcjonowania człowieka ośrodków, znajdujących się w mózgu.